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相變化內存原理分析及設計使用技巧介紹

作者: 時間:2012-09-10 來源:網絡 收藏

 _NOR和SRAM

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/148428.htm

  _NOR+NAND和SRAM或PSRAM

  _NOR或NAND+DRAM或移動SDRAM

  這些系統很少用非揮發性保存臨時數據,也從來不用RAM保存編碼,因為在如果沒電RAM就會失去全部內容。相有助于簡化這些配置,保存數據和編碼可以只用單一相芯片或一個PCM數組,在一般情況下就不再需要將非揮發性內存芯片搭配RAM芯片使用。

  相內存還有一個好處,程序員現在只需考慮編碼量和數據量,而不必擔心編碼和數據的儲存空間是兩個分開的儲存區。如果數據儲存空間增加幾個字節,還可以從編碼儲存空間“借用”儲存空間,這在除相變化內存以外的其它任何拓撲中都是不可能的。

  相變化內存的工作

  相變化內存有晶體和非晶體兩種狀態,正是利用這種特殊材料的變化狀態決定數據位是1還是0。和利用液晶的方向阻擋光線或傳遞光線的液晶顯示器同樣,在相變化內存內,儲存數據位的硫系玻璃可以允許電流通過(晶態),或是阻止電流通過(非晶態)。

  在相變化內存的每個位的位置都有一個微型加熱器,通過熔化然后再冷卻硫系玻璃,來促進晶體成長或禁止晶體成長,每個位就會在晶態與非晶態之間轉換。設定的脈沖信號將溫度升高到玻璃熔化的溫度,并維持在這個溫度一段時間;一旦晶體開始生長,就立即降低溫度。一個復位脈沖將溫度升高,然后在熔化材料形成晶體前快速降低溫度,這個過程在該位位置上產生一個非晶或不導電的材料結構(圖2)。

  

  加熱器的尺寸非常小,能夠快速加熱微小的硫系材料的位置,加熱時間在納秒量級內,這個特性準許進行快速寫入操作、防止讀取操作干擾相鄰的數據位。此外,加熱器的尺寸隨著工藝技術節點縮小而變小,因此與采用大技術節點的上一代相變化內存相比,采用小技術節點相變化內存更容易進行寫入操作。相變化內存技術的技術節點極限遠遠小于NAND和NOR閃存(圖3)。

  相變化內存的讀寫速度可媲美閃存,將來會接近DRAM的速度。從系統架構角度看,相變化內存的優點是沒有擦除過程,每個位都可以隨時單獨置位或復位,不會影響其它的數據位,這一點突破了NAND和NOR閃存的區塊擦除限制。

  內存芯片價格取決于制造成本,Objective Analysis估計。相變化內存制造商將會把制造成本逐步降至競爭技術的水平。相變化內存的每gigabyte價格是DRAM的大約25倍,但相變化內存的儲存單元比最先進的DARM的儲存單元更小,所以一旦工藝和芯片達到DRAM的水平時,相變化內存的制造成本將能夠降到DRAM成本之下。

  隨著工藝技術節點和晶圓直徑達到DRAM的水平,芯片產量足以影響規模經濟效益,預計到2015至2016年,相變化內存的每GB(gigabyte)價格將低于DRAM的平均價格。雖然相變化內存向多層單元(multi-level cells)進化,該技術制造成本將會降至DRAM價格的二分之一以下,從而成為繼NAND之后第二個成本最低的技術。再早關注相變化內存技術也不算早。我們知道閃存正在接近其不可避免的技術升級的極限,相變化內存等技術必將取而代之。相變化內存廠商透露,在2015年左右,這項技術的價格將會與DRAM的價格持平,屆時相變化內存將開啟一個全新的內存系統思維方式。


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